Diseño de los sistemas de tratamiento de agua en la quebrada afiladeras y del agua residual en el estación Agro-ecológica de la UTL

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UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA

"DISE1O DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO

PARA EL AGUA EN LA QUEBRADA AFILADERAS V

DEL AGUA RESIDUAL EN LA ESTACION

AGRO-ECOLOGICA DE LA U.T.P.L."

Tesis de grado previa a Ia obtención del titulo de INGENIERO CIVIL

ALJTOR:

CESAR ULISES CUE VA FIALLOS

DIRECTOR:

ING. SONIA LORENA GONZAGA.

"DISE1O DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO PARA EL AGUA

EN LA QUEBRADA AFILADERAS Y DEL AGUA RESIDUAL EN

LA ESTACION

AGRO-ECOLOG

ICA DE LA U.T.P.L."

César Ulises Cueva Fiallos

AUTOR

Tesis de grado previa a la obtención del tItulo de Ingeniero Civil

INGENIERi A CIVIL

Loja, 21 de enero 2008

\probado POR:

1ngSoiia Lorcna Gonzaga..ViJ1e .o.

DIRECTOR

Ing. Holger Benavides M.

VOCAL

"DISEflO DE LOS

SISTEMAS DE TRA TA MIEN TO

PAR.4 EL AGUA EN LA

QUEBRADA AFILADEAS Y

DEL AGUA RESIDUAL EN LA

ES TA dON A GROECOLOGICA

DE LA U.T.P.L".

1. GENERALIDADES. 1.1. INTRODUCCION.

Existe una gran degradacion ambiental a causa del vertido de aguas residuales en los cursos naturales de agua, pues ázths son vcrtdas diroctomonte, lo que a su vez imposibilita a las comunidades aledañas reutilizarlas en riego o usos pecuarios.

La Estación Agroecologica (EA) de la UTPL dentro de sus objetivos tiene el planteamiento de aprovechar los pequeños cursos de agua que atraviesan por sus instalaciones (Quebrada Afiladeras- cantOn y provincia de Loja- Ecuador), los mismos que

actualmente tiene niveles de

contaminación elevados en los parámetros de DBO5 y DQO principalmente, no siendo apta para uso en sistemas de riego.

La incorporacion de nuevas técnicas de tratamiento de aguas contaminadas que se propone en este proyecto a través de "Sistemas Naturales" que aprovechan y potencian los procesos de purificaciOn fIsicos, quimicos y bacteriolOgicos que ocurren en forma directa en la naturaleza, son los más indicados desde el punto de vista ambiental y econOmico que deberian ser implementados, para cumplir con las nornias de la Rainforest Alliance (RA), las ISO 14000 de Manejo Ambiental y las normas del Ministerlo del Ambiente del Ecuador (MAE) 2002-08 vigentes en Ecuador para el agua de uso agrIcola. Con la implementación de este sistema de tratamiento para agua contaminada de la Quebrada Afiladeras se garantiza una eficiencia del 95% de remoción de cargas contamiriantes, que

cumpla con las Normas vigentes MAE, y as( obtener agua apta para riego. Se disenará un sistema de tratamiento para el agua residual proveniente de las instalaciones administrativas de la Estación AgroeccIogca de la UT.P.L Estas implementaciones, le servirán a la EA para ser acreditada por la RA con el sello verde y, de modelo o plan piloto con informaciOn necesaria para replicarla en otros lugares con condiciones similares.

1.2. LOCALIZACION.

La EA se encuentra ubicada en el cantOn Loja; parroquia San Sebastár, en la microcuenca Minas, zona de amortiguamiento del Parque Nacional Podocarpus, al este de la ciudad de Loja, dentro de las coordenadas geograficas:

Longitud Latitud

702650 9558400

702000 9557600

Tiene una superficie de 17.26 hectáreas.

1.3. TOPOGRAFiA, SUELOS, HIDROLOGIA Y CLIMA.

La microcuenca donde se encuentra la EA es parte de la formaciOn geologica Quillolaco, compuesto por rocas sedimentarias. La EA está entre las cotas 2240 y 2122.5 m.s.n.m., con pendiente media del 48 %. Los suelos

profundidad con reducida capacidad de infiitración de los suelos, la precipitacion media es de 780mm por año. La clasificación climática segün Koppen es templado Iluvioso, mesotérmico frIo e isotermal, con temperatura media de 15,4 °C.

1.4.

VEGETACION NATURAL.

En la zona alta de los terrenos de la EA existen areas cubiertas de bosque natural, sobre todo junto a las quebradas que son afectadas por la contaminaciôn.

2. CARACTERIZACIÔN DE AGUAS

CONTAMINADAS.

Para la caracterizaciOn del agua contaminada se tuvo en cuenta que los caudales se yen modificados durante el año, que varian de acuerdo a la estaciOn y a las actividades desarrolladas en los sectores aledaños (aguas arriba) de La quebrada; se analizaron los siguientes parámetros.

2.1. FiSICO - QUIMICOS.

Temperatura, color, olor, turbiedad, sOlidos totales y en suspensiOn, pH, cloruros, oxigeno disuelto, DBO y DQO, detergentes, diOxido de carbono, fOsforo, grasas, metano, nitrOgeno, pesticidas, proteinas, sulfatos, sulfuros.

2.2. BACTEREOLOGICOS.

Coliformes fecales y Aerobios MesOfilos.

rIM

\• '. .

lmagen 2. Foco do contaminación do la quebrada afiladeras.

2.3. MONITOREO.

Los meses de monitoreo de la quebrada Afiladeras fueron abril, mayo hasta mediados de junio del 2007, tnmestre dave, pues se tiene en el mes de abril Iluvias intensas y en el mes de junio es epoca de verano, de acuerdo a Las normas de la UniOn de Naciones Europeas (LINE) establece la toma de muestras para aguas residuales en invierno y verano. Para el segundo punto de monitoreo, se eligiO la salida del efluente de aguas residuales ubicado a 150 m. de las instalaciones de La EA. Los datos tornados en la mañana de 71100 a 91100, medlo dia 12h00 a 13h00 y tarde de 17h00 a 18h00, durante los siete dIas de La semana, dando 62 dIas.

Imagen 3. Aforos. (Método Parshall).

Imagen 4. Aforos. (Método volumetrico)

2.4. MUESTREO.

2.5. PROGRAMA DE MUESTREO. resultados que se consideran en los

Un programa de muestreo y análisis debe permitir que con los medios que se dispone sea viable la caracterizaciOn del fenOmeno a estudiar lo más aproximado posible a la realidad tomando en cuenta los siguientes criterios: a) Estudios preliminares. b) Nümero de muestras a tomar y parámetros a determinar. C) Tipo de muestras y muestreos.

2.6. ENSAYOS DE AGUAS

RESIDUALES.

Las normas sobre las cuales se basan los análisis de laboratorio, son:

• Normas INEN 1108.

• Normas Ministerio del Ambiente del Ecuador (MAE) 2002-08. Criterios de calidad de aguas de uso agricola o de riego.

• Normas para la Agricultura Sostenible (La Red de Agricultura Sostenible y Rainforest Alliance).

2.6.1 ANALISIS DE RESULTADOS.

AGUA QUEBRADA AFILADERAS

80

70 8

80 50

48 5 8

30

)-, 1flV5000 5'.fl0

001 OOfl 000

Gráfico 2.1. Caracterizacion del ague Q. Afiladeras

AR EotooiOn AgroocoIOgoo

600 500

400

1

;•j

_LI:LJIi

II, demo Vwa.,o

.0* 0018 000 fl W 6000

000.188100 001000 •1878ATO 001808 •!Q 10145 800060 I010L40

Gráflco 2.2. CaracterisUcas del ague EA.

Durante el muestreo y análisis de

laboratorio se obtuvieron estos

diseños definitivos. CAUSAL: Ab5iI.M8yO,Jnjo 600. .700 _H 000] 0 000: U 100

0- ...-.,-

...-247 W13$692043143710134840056060Ol

Gráfico2.3. Fluctuación de caudales (Q. Afiladeras). CALJOAL: AbrIIMayo-Jono 1.80 1.60 • 1.40 1.20 E 1.00 0.20

0.00

.---..---.--.--.----.---_.-050

bi

Gráfico2.4. Fluctuación de caudales (EA)

3. DISE1O DE SISTEMAS DE

TRATAMIENTO.

3.1. TRATAMIENTO EN LA

ESTACION AGROECOLOGICA.

Al no existir red de alcantarillado pUblico, se hace necesario el diseño de un tipo de tratamiento para el agua residual de la EA, por las caracteristicas de las aguas residuales, se eligiO tratarla a través de una fosa septica y zanjas de infiltraciOn.

3.1.1. FOSA SEPTICA.

Elimina sólidos, material flotante, realiza tratamiento anaerobio con una eficiencia del 65%: del 30 a! 50% de grasas y aceites, 15% de fOsforo y de 50 a 70% de só)idos, y se ha diseñado para un periodo de mantenimiento de 3 años.

La capacidad se determina:

En base a la poblaciOn:

ICI =O.18*P+2i

En base al caudal y tiempo de retenciOrt

1C2=Q*THC3=:1.5*QI

En base al caudal afluente:

C4

₌

_4.26+0.75Q11

C=Capacidad total del tanque en m3

P= PoblaciOn servida

Caudal de aguas residuales m3/dia, Q<5.7m3/dia

Caudal de aguas residuales m3/dia, 01= Q1= 5.7a 380 m3/dia

T= Tiempo de retención an dias.

PoblaciOn= 10 hab.

Ootación Hab./dia = 150 Uhab./dia Tiempo de retención = 2 dias

C= 3.8 m3 C= 3 m3 C= 5,385 m3 Cm 2.25 m3 C= 2,10 m3 20%paralosgases = 0.58

ci.

J

Imagen S. Fosa séptica con zanjas de infHtraciôn.

3.2. HUMEDALES ARTIFICIALES CON FLUJO SUBTERRANEO (HAFS).

El agua de la quebrada Afiladeras será tratada utilizando HAFS, cuya principal ventaja es mantener un nivel subsuperficial del agua, previniendo los malos olores, evaporacion y, eliminación del riesgo de que las personas entren en contacto con aguas contaminadas. De las plantas emergentes analizadas para el medio, se consideraron el bambU, eneas y los jacintos de agua (nativa) escogidos por que además de depurar el agua, luego al cosecharla puede ser utilizada de alimento para el ganado porcino.

Las ventajas que presenta el uso de HAFS para el tratamiento de agua contaminada es que por el pequeno caudal, los costos de construcciOn son bajos, garantizando una depuracion de hasta un 90% en cargas de DBO.

HVoumen m' Cnara I Camaro 2

T1

!

10 35

'1

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3.2.1. COMPONENTES DEL SISTEMA. Obra de captacion.- De tipo caucasiana para captar un caudal de 0.5 Us y con capacidad para caudales de crecida de 19 Us de 2m ancho. X 0.9m de longitud con muros de ala a cada lado.

Cribas.- Están diseñadas para retener material flotante mayor a 1 cm de diámetro, de limpieza manual. Son dos de 40cm X 60m con varilla cuadrada.

Sedimentador.- Tiene una capacidad de 1.40 X 1.40 X 0.90m con su respectiva compuerta de lavado.

Canaleta Parshall.- Se necesita

monitorear la cantidad de agua que ingresará at sistema, será construida de hormigOn simple.

Cámaras de pretratamiento.- La cámara de pretratamiento tiene como finalidad principal la fragmentaciOn y remociOn parcial de los sOtidos orgánicos contenidos en las aguas contaminadas. Esta funciOn se realiza principalmente por sedimentaciOn de dichas materias en la cámara, consiguiendose asi que de la misma salga un liquido sin material flotante o en suspension.

Volumen a tratar V = Q x TRH

Son dos cámaras anaerobias con una capacidad de 55 m3 dejando una cámara de circutaciOn de gases, también se deben colocar tuberas tee de 3" a la entrada y salida de los tanques introducidas 20 cm. para evitar turbulencia y por ende el rompimiento de

Tanque de humedales.- Para el diseño del tanque se considera la ecuaciOn propuesta por Reed para calcular el area superficial del canal, ya que la profundidad media será de 0,50 m y el ancho será la tercera parte del largo:

A Q(In C0—tnC.)

KT*y*n

Donde:

C0- ConcentraciOn de DBO en el efluente, mg/I.

Co- ConcentraciOn de DBO en el afluente, mg/I.

Q- Caudal promedio en el sistema, M'/d.

KT- Constante de temperatura proveniente de las ecuaciones (27) y (28), d1.

y- Profundidad de diseño del sistema, M.

A- 0.52 (eftuente primario), 0.7 a 0.85 (efluente secundario), 0.9

(Efluente terciario).

n- Porosidad del humedal 0,65 a 0,75.

El rendimiento en los HAFS es mejor que los de flujo libre, ya que tienen un area sumergida mucho mayor que incrementa el potencial de crecimiento de biomasa.

A s = L *

3

comenzará con profundidad de 30 cm y terminará siempre inferior a 0.80 m.

DIMENSIONES:

K14 = 0,80 d-'

LONGITUD 2,5

ANCHO 6,0

AREA 15,0 m2

PROFUNIDIDADi 0,3 PROFUNDIDAD 1 0,6

TRH 1,4 d

EFICIENCIA HUMEDAL 71%

del recurso hidrico de la zona, revalorizaciOn de las propiedades servidas por el sistema de riego y, ser objeto para investigaciones en las areas de sanitaria y riego.

4.2. IMPACTOS NEGATIVOS.

Toda construcciOn de obras civiles, genera un impacto temporal en el medio, pero que serán mitigados. Otro impacto, es Ia reducciOn del caudal de agua en el cauce natural.

5.

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES.

Imagen 6. Sistema Natural de Tratamiento HAFS.

4. EVALUACION DE IMPACTOS

AMBIENTALES.

Para permanencia normal de caudales en las fuentes de abastecimiento, es necesario solicitar a las instituciones competentes que esa zona no sea susceptible de deforestaciOn y mantener la cuenca en condiciones inalterables. Las zonas de emplazamiento de las obras deben ser consideradas como: zonas de protecciôn sanitaria, y no permitir ninguna actividad que contamine.

4.1.

IMPACTOS POSITIVOS.

Los Impactos positivos son efectos benéficos para el ecosistema: Incremento y mejoramiento de la producciOn agricola en la EA, recuperaciOn de la microcuenca en la

• Con el proyecto se cubrirá las necesidades de riego en parcelas investigativas de la EA, recuperaciOn de la microcuenca Afiladeras que está afectada por la infiltración de aguas provenientes de fosas sépticas ubicadas en la zona de tolerancia de Loja. Y diseño de tratamiento para el agua residual producida en la EA • Un adecuado monitoreo y muestreo garantiza un mejor diseño para tratar aguas residuales o contaminadas. • Con el manejo adecuado de los recursos hidricos la EA de la UTPL, quedara en capacidad de solicitar a la Rainforest Alliance Certified la acreditaciOn por ejecutar un programa de conservación de agua y fomentar el uso racional de la misma.

6. BIBLIOGRAFjA CONSULTADA.

• Jairo Alberto Romero Rojas, 2000. Tratamiento de Aguas Residuales: Teoria y principios de Diseño. Primera ediciOn, Bogota Colombia.

• Latchinian, A. et al. 2002. Jardin de totoras: Sistemas naturales de depuraciOn de aguas servidas en escuelas rurales. Uruguay.

• Normas con indicadores Agricultura sostenible, 2005, San José, Costa Rica.

• Reed, S.C., R.W. Crites, E.J. Middlebrooks, 1995, Natural Systems for Waste Management and Treatment —Second Edition, McGraw Hill Co, NewYork.

• Norma de calidad ambiental y descarga de efluentes: recurso agua, 2006. MAE 2002-08. Ecuador.

• U.S. EPA, 2000, Design Manual Constructed Wetlands for Municipal Wastewater Treatment, US EPA CERI, Cincinnati, Ohio (in press.)

• http://www.emagister.com/tratamiento- aquas-residuales-prototipo-planta-cursos-1 026606. htm

CERTIFICACION

Ing. Sonia Lorena Gonzaga.

DOCENTE INVESTIGADOR DE LA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

CERTIFICA:

Haber dirigido, revisado y aprobado la tesis previa a la obtenciOn del fitulo de

Ingeniero Civil, presentada por el señor CESAR ULISES CUEVA FIALLOS;

titulada:

"DISEO DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO PARA EL AGUA

EN

LA QUEBRADA AFILADERAS Y DEL AGUA RESIDUAL

EN

LA

ESTACION AGRO-ECOLOGICA DE

LA U.T.P.L." la misma que tiene la

suficiente validez técnica y profundidad investigativa, asi como el cumplimiento

de Ia reglamentaciOn requerida por parte de la Escuela de Ingenieria Civil; por

10 que, se autoriza su presentaciOn.

CESION DE DERECHOS

César Ulises Cueva Fiallos declaro conocer y aceptar la disposiciOn del artIculo 67 del Estatuto Organico de la Universidad Técnica Particular de Loja que en su parte pertinente textualmente dice: "Forman parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos cientIficos o técnicos y tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero académico o institucional operativo de la Universidad".

CESAR ULISES CUEVA FIALLOS.

AUTORIA

La responsabilidad de la informaciOn recopilada, análisis, cálculos, resultados,

conclusiones y recomendaciones que se exponen en el presente texto son de

exclusiva responsabilidad del autor.

AGRADECIMIENTO

Gracias a Dios por haberme dado la oportunidad de conseguir uno de los objetivos en mi vida, terminar mis estudios universitarios.

A mis queridos padres Segundo y Esperanza quienes con su esfuerzo, sacrificio y amor permitieron realizar mis estudios académicos, y por ser modelo auténtico para fijar consistentes principios y valores morales.

Dejo constancia de ml agradecimiento a la UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA, a todos los Profesores de la ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL, quienes constituyen el fundamento de ml formaciOn profesional.

A la Ing. Sonia Lorena Gonzaga. Director de Tesis; por la atenciOn y tiempo brindado durante el desarrollo y conclusion de la tesis.

A todos mis hermanos, companeros y amigos que de manera desinteresada, colaboraron para la culminaciOn de este trabajo.

DEDICATORIA

Dedico este trabajo a mis padres, y familiares que estuvieron pendientes de mi vida estudiantil dándome su apoyo incondicional. Infinitas gracias.

A mis hermanos Roberto, Oswaido y Luis Angel; hermanas Cecilia, Olga, Juanita, Diana y Thalia que son la inspiraciOn de ml vida.

Y para Rosa Elena que con su amor y apoyo custodia el desarrollo de mis metas.

"DISEI'?O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ES TA dON A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L"

A utor: César Ulises Cueva Fiallos.

CONTENIDO

CERTIFICACION... ii

CESION DE DERECHOS ... iii

AUTORiA... ... iv

AGRADECIMIENTO... DEDICATORIA...vi

CAPITULO I

1.2. JUSTIFICACION...2

1.3. OBJETIVOS DEL PROYECTO ... ... 2

1.3.1. OBJETIVO GENERAL...2

1.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS...3

CAPITULO II

2.2. LOCALIZACION...5

2.3. TOPOGRAF1A E HIDROLOGIA ... 6

2.4. CLIMA...7

2.5. VEGETACION NATURAL...7

2.6. SUELO...8

2.7. AGRICULTURA DE LA ZONA...10

2.7.1. GANADERIAYAVICULTURA ... 10

"DISErO L)E LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A CUA RESIDUA L EN LA LSTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor Csar Ulises Cueva Fiallos.

CAPITULO ID

CARACTERIZACION DE AGUAS RESIDUALES.

3.1. DEFINICIONES...12

3.2. CARACTERISTICAS IMPORTANTES EN AGUAS RESIDUALES...14

3.2.1. CONTAMINANTES...15

3.3. MONITOREO (Quebrada Afiladeras y EstaciOn Agroecologica) ... 20

3.3.1. PUNTOS DE MONITOREO...20

3.3.2. AFOROS ... ... ... 25

3.3.3. CANALETA PARSHALL...27

3.4. MUESTREO...27

3.4.1. INTRODUCCION ... . ... 27

3.4.2. TECNICAS DE MUESTREO...29

3.4.3. ELABORACION DE UN PROGRAMA DE MUESTREO...30

3.4.4. MUESTREO DE AGUAS RESIDUALES...31

3.4.5. EQUIPOS DE MUESTREO ... ... 32

3.4.6. RECOMENDACIONES PARA EL MUESTREO...34

3.4.7. CONSERVACION DE LAS MUESTRAS...37

3.5. ENSAYOS DE AGUAS RESIDUALES...38

3.5.1. CRITERIOS DE CALIDAD DE AGUAS DE USO AGRICOLA 0 DE RIEGO

NORMA MAE 2002-08...39

3.5.2. NORMAS PARA LA AGRICULTURA SOSTENIBLE (Rainforest Alliance)...43

3.5.2.1. CONSERVACION DE RECURSOS HIDRICOS...43

3.5.3. ANALISIS DE RESULTADOS...47

"DISE1''O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor César Ulises Cueva Fiallos.

4.2.1. TANQUE 0 FOSA SEPTICA...54

4.2.2. TRAMPA PARA GRASAS...55

4.2.3. CAMPO DE ABSORCION...56

4.3. ESPECIFICACIONES...56

4.3.1. DIMENSIONES...56

4.3.2. CAPACIDADES ... ... 57

4.3.3. TAPA DE INSPECCION ... 60

4.3.4. ELEMENTO DE ENTRADA...61

4.3.5. ELEMENTO DE SALIDA...61

4.3.6. RESISTENCIA...61

4.4. INSTALACION DE FOSAS SEPTICAS...62

4.4.1. LOCALIZACIc3N ... 62

4.4.2. DISPOSITIVOS PREVIOS A LA FOSA SEPTICA...63

4.5. DISPOSICION DEL EFLUENTE DE LA FOSA SEPTICA...63

4.5.1. OXIDACION DEL EFLUENTE SEPTICO...63

4.5.2. ZANJA DE INFILTRACK3N ... 64

4.6. PRUEBA DE INFILTRACION...64

4.6.1. FASES DE LA INFILTRACION...65

4.6.2. TIPOS DE INFILTROMETROS...65

4.6.3. CAPACIDADES DE INFILTRACION ... 66

4.6.4. FACTORES QUE AFECTAN LA INFILTRACION...66

4.7. ENSAYO DE INFILTRACION ESTANDAR (ASTM 0 3385 03)...67

4.7.1 MATERIALES Y EQUIPOS...67

4.7.2. PROCEDIMIENTO...68

4.7.3. CALCULO DE LA INFILTRACION...69

4.8. METODO DE LAS CANASTAS ... ... 70

4.8.1. PROCEDIMIENTO...70

4.9. DATOS PRELIMINARES...75

4.9.1 ANALISIS POBLACIONAL...75

4.9.2. CARACTERISTICAS DEL AGUA RESIDUAL DE LA ESTACION AGROECOLOGICA...75

4.9.3. CAUDALES ACTUALES Y FUTUROS...77

"DISE1O DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO PARA EL AGUA EN LA QUERRADA AFILADERAS Y DEL AGUA RESIDUAL EN LA ESTACION AGROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

Autor César Ulises Cueva Fiallos.

CAPITULO V

TRATAMIENTO DE AGUAS CONTAMINADAS CON HUMEDALES ARTIFICIALES

DE

FLUJO SUBSUPERFICIAL. (HAFS)

5.1. INTRODUCCION

79

5.2. HUMEDALES ARTIFICIALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL (HAFS)

80

5.2.1. PLANTAS EMERGENTES

80

5.2.2. SISTEMAS NATURALES COMO DEPURADORES

81

5.2.3. CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS HAFS

82

5.2.4. MODELOS DE DISEIJO

83

5.3. DATOS PRELIMINARES

84

5.3.1. ANALISIS DE CAUDALES

84

5.3.2. CARACTERISTICAS DEL AGUA CONTAMINADA DE LA QUEBRADA

AFILADERAS

84

5.4. COMPONENTES DEL SISTEMA HAFS

85

5.4.1. CAPTACIONES

85

5.4.2. CRIBAS

90

5.4.3. DESARENADORES

92

5.4.3.1. DESARENADORES DE FLUJO HORIZONTAL

92

5.4.4. CANALETA PARSHALL

92

5.4.5. TRATAMIENTO PRIMARIO

93

5.4.6. DISEO HIDRAULICO DE LOS HAFS

95

5.4.6.1. ASPECTOS TERMICOS

5.4.6.2. DISEI1O PARA REMOCION DE DBO

103

5.4.6.3. DISEO PARA REMOCION DE FOSFORO

104

"DISE7'O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A F1LA DERA S Y DEL A CUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L"

A utgr César Ulises Cueva Fiallos.

6.3. CRONOGRAMA VALORADO...108

CAPITULO VII

EVALUACION DE IMPACTOS AMBIENTALES.

7.4. MATRIZ DE LEOPOLD...110

7.2. EASE DE ESTUDIO ... .112

7.3. FASE CONSTRUCTIVA...113

7.5. IMPACTOS POSITIVOS...116

7.5. IMPACTOS NEGATIVOS...116

7.6. MITIGACION DE IMPACTOS AMBIENTALES...116

CAPITULO VIII

MANUAL DE OPERACION Y MANTENIMIENTO.

8

8.2. OPERACION Y MANTENIMIENTO...120

CAPTULO IX

CONCLUSONES

RECOMENDACIONES

6

6.2. RECOMENDACIONES...127

BIBLIOGRAFIA... ... 131

"DISErO DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO PARA EL AGUA EN LA QUEBRADA AFILADERAS Y DEL AGUA RESIDUAL EN LA ESTACION AGROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

Autor: César U jises Cueva Fiallos.

1.1.

INTRODUCCION.

Existe una gran degradaciOn ambiental por diferentes causas, siendo una de ellas el vertido de aguas residuales en los cursos naturales de agua, lo que a su vez limita a las comunidades aledañas reublizarlas en riego o usos pecuarios.

Se desea afianzar la agricultura de riego prioritariamente, especialmente en los paises latinoamericanos, como alternativa de desarrollo.

Una posibilidad de incrementar la producciOn agricola, es haciendo Ufl uSo

racional de los recursos hidricos que actualmente son inutilizados por estar contaminados con aguas residuales o con vertidos de sustancias nocivas; a través de una infraestructura adecuada que posibilite su tratamiento y posterior reuso.

La EstaciOn AgroecolOgica (EA) de la Universidad Técnica Particular de Loja (U.T.P.L.), dentro de sus objetivos, se ha planteado optimizar el riego para sus parcelas de investigaciOn, haciendo uso de un cauce natural (Quebrada Afiladeras) de agua que atraviesa sus terrenos y, que actualmente están contaminados por la presencia de aguas de infiltraciOn provenientes de las fosas sépticas ubicadas cerca del lecho de la quebrada; se han realizado varios estudios para implementar sistemas de riego, como: absorber agua subterránea o captar agua de la quebrada Minas y a través de un sistema de bombeo y linea de conducciOn Hevarla hasta las instalaciones de la E.A. Estas alternativas o propuestas resultan poco factibles desde el punto de vista econOmico.

"DISEITO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S 1' DEL A CUA RESIDUA L IN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor: Cesar Ulises Cueva Fiji/los.

1.2. JUSTIFICACION.

El proyecto dotará de la cantidad de agua suficiente para satisfacer la clemanda de riego para parcelas experimentales en la EA; a la vez se implementara un sistema de tratamiento a las aguas residuales provenientes de las instalaciones del area administrativa de la E.A. Siendo el objetivo principal mejorar la calidad ambiental de la micro-cuenca Afiladeras que está afectada por desechos provenientes de la zona de tolerancia de la ciudad de Loja,

Se persigue hacer Un USO racional y ecolOgico de los recursos hIdricos cercanos a la E.A. que adicionalmente servirán para calificar a la misma a la acreditaciOn de la Red de Agricultura Sostenible (Rainforest Institute), que es una coaliciOn de organizaciones conservacionistas independientes sin fines de lucro, que fomenta (a sostenibilidad social y ambiental de actividades agrIcolas mediante el desarrollo de normas y la certificación de fincas que cumplan con dichas normas. Cada organizaciOn miembro de la Red de Agricultura Sostenible provee los servicios de certificaciOn a los productores y las empresas agrIcolas en su pals y, aporta los conocimientos y experiencias para la complementacion de (a norma para agricultura sostenible de cada sector.

Cumplir con lo establecido en las normas ISO 14000, en cuanto a manejo ambiental se refiere.

1.3. OBJETIVOS.

1.3.1. OBJETIVO GENERAL.

• Disenar una planta de tratamiento para el agua contaminada de (a quebrada Afiladeras, que cumpla con las Normas vigentes del Ministerio del Ambiente del Ecuador.

"DISErcrO DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIEW LO PARA EL AGUA EN LA QUEBRADA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CIONA GROECOLOGICA DL LA U.T.P.L".

A utor: César Ulises Cueva Fiallos.

1.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.

• Caracterizar y evaluar el agua residual proveniente de la E.A.

• Caracterizar y evaluar el agua de la Quebrada Afiladeras.

• Determinar el caudal necesarlo para cumplir la demanda de riego.

• Formular sugerencias para el mejoramiento de la calidad y manejo del agua residual a través de un plan de monitoreo constante en ía planta de tratamiento.

Elaborar un manual de operactôn y mantenimiento de la pianta de tratamiento.

•1

"DISEIc'O DE LOS SISTEMA S DE TKA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CIONA GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor César Ujises Cueva Fiallos.

2.1. DESCRIPCION DE LA ESTACION

AGROECOLOGICA

La finca Agroecologica Zamora Huayco, estä en arrendamiento a la Universidad Técnica Particular de Loja, aproximadamente 17.26 hectáreas en su mayoria pastizales, bosquetes plantados de eucalipto y regeneraciOn natural de aliso.1 Desde que fue arrendada la finca, lo que se busca es establecerla como una EstaciOn Agroecologica. En este sentido se han ejecutado algunas actividades referentes a: inventario floristico, análisis de suelos, levantamiento planimétrico y altImetro, reforestaciOn con plántulas de regeneracion natural de aliso, mediciones e implementaciOn de curvas a nivel, para la conservaciOn del suelo, manejo de los recursos hidricos entre otras. En este sentido, y bajo este marco de referencia es imprescindible realizar el manejo adecuado de la finca por medio de un plan de manejo agroecologico, que permita organizar [as actividades tanto en el tiempo como el espacio y cuantificar los costos que generen las actividades que se desarrollarán directamente con los docentes investigadores del area biolOgica y técnica de la U.T.P.L. y esencialmente de los estudiantes, quienes se capacitarán y realizarán sus proyectos de investigaciOn en los predios de la finca.

ASPECTOS GENERALES.

Para Ilegar a la EA se hace a través de la avenida Emiliano Ortega a diez minutos del parque central de la ciudad de Loja, cuenta con una via de acceso asfaltada hasta la calle Rio Santiago y luego por la calle Rio Morona es lastrada hasta Ilegar a la casa de la EA, se encuentra en el Ilmite urbano de la ciudad.

Tiene servicios bãsicos como Iuz, telefonia celular, agua no tratada, no se conecta al sistema de alcantarillado de aguas residuales de la ciudad.

1

"DISE10 DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor: César U!ises Cueva Fin/los.

Mantiene proyectos investigativos de:

• Tratar desechos a través de la lombricultura. • CrIa de cerdos.

• Cria conejos y cobayos. • Desarrolla la ganaderia.

• ReforestaciOn con especies nativas

• ProducciOn agrIcola como: maIz, fréjol, fresas, tomate de árbol, papas y alfalfa, a pequena escala.

Instalaciones administrativas con baterias sanitarias que no tienen conexiôn a red de alcantarillado, bodega, dos viveros utilizados en investigaciones, una granja porcina e instalaciones para la cria de conejos y cobayos.

2.2. LOCALIZACION

Imagen 2.1. Estación AgroecolOgica.

Fuente: El autor.

"DISErO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S E DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA LLT.P.L".

A utor: César Ulises Cueva Fiallos.

Longitud Latitud

702650 9558400

702000 9557600

Tiene una superficie de 17. 2633 hectáreas, corroboradas con el levantamiento planimétrico y altimétrico reahzado en la firica.

LIMITES.

Los Ilmites de la estaciOn AgroecolOgica son las siguientes:

Norte y Oeste: Finca del Dr. Victor Tello Sur: Quebrada Minas

Este: Fincas de los señores: Luis Hurtado y Carlos Quishpe

2.3. TOPOGRAFA E HIDROLOGIA.

En Agosto del 2004 se realizO el levantamiento topografico, con las siguientes especificaciones:

Curvas de Nivel 0.50m. • PlanimetrIa 1:1000.

En el tiempo transcurrido se ha alterado el terreno por la presencia de nueva infraestructura y se actualiza el mapa de la estaciOn periOdicamente.

La microcuenca donde se encuentra la EA es parte de la formación geolOgica Quillolaco, compuesto por rocas sedimentarias en las que no existe porosidad primaria; la circulaciOn de aguas subterráneas se da por zonas meteorizadas y fracturadas.

"DjSEt'o DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FIL4DERA S 1' DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CIONA GROECOLOCICA DE LA U.T.P.L".

A utor CEsar Ulises Cueva Fiallos.

Segün el estudio de suelos realizados en el año 2005 los suelos de la EA son de textura pesada, desde franco-arcillosos en la superficie hasta arcillosos a mayor profundidad. El drenaje interno es lento y la compactaciOn del terreno, probablemente, el factor más importante en cuanto a la reducida capacidad de infiltraciOn de los suelos.

En cuanto a las caracterIsticas quimicas, sobresalen los contenidos altos de calcio y las deficiencias de fOsforo. El pH se encuentra entre 6.0 y 5.2 senala que el principal factor Jimitante para uso agropecuario en la EA lo constituye la pendiente y la escasez de agua para riego.

2.4. CLIMA

La clasificaciOn climätica de esta zona segUn Koppen corresponde: templado Iluvioso, mesotérmico frIo e isotermal, con temperatura media de 15.4 °C con precipitaciOn media de 780 mm por año.

La época Iluviosa va de diciembre a junio y la seca de julio a noviembre. Segtn Pa clasificaciOn de Holdridge, la EA se localiza en la zona de bosque seco montano bajo. 2

2.5. VEGETACION NATURAL.

En la zona alta los terrenos de la EA existen areas cubiertas de bosque natural, sobre todo junto a quebradas y curvas de agua.

Es frecuente encontrar especies forestales nativas, dejadas aill durante la tala de bosque natural con el objeto de brindar sombra al ganado y proteger los suelos.

2

'DISEt TO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA PA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A uton César Uljses Cueva Fiallos.

Plantaciones forestales.

En la EA se encuentran plantaciones forestales de especies exOticas, especialmente de Eucalyptus globulus, Sangre de Drago y Aliso. Con la finalidad de proteger plantas nativas, conservar las fuentes naturales de agua y producciOn maderera.

Tabla 2.1. Especies presentes en diferentes areas de la EA.

ESTRATO ARBOREO Nombre cientifico Eucalyptus globulus Alnus acuminata Familia MYRTACEAE BETULACEAE FABACEAE EUPHORBIACEAE MELIACEAE SALICACEAE SAPOTACEAE PROTACEAE Eritrina edulis Croton lechieri Cedrela sp. Salix sp Pouteria sp. Lomatia hirsuta Nombre comün Eucalipto Aliso Guato

Sangre de drago Cedro

Sauce, mimbre Luma

Cucharillo chico

Fuente: Tesis, Propuesta de monitoreo ambiental y manejo agroecologico, en Ia microcuenca Minas, zona de amortiguamiento del parque nacional Podocarpus. (pnp)

2.6. SUELO.

El sueto de la EA también fue analizada en dos aspectos importantes: El uso actual y el uso potencial, datos que se describen a continuaciOn.

Uso actual del suelo.

"DISEIQO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A CUA EN LA QUE8RA DA A FILA DERA S Y DEL A GtL4 RESIDUA L IN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA LLT.P.L".

A utar César Ulises Cueva Fiallos.

Tabla 2.2. Uso potencial de los suelos.

Pendientes Superficie

Factores Limitantes Uso Potencial

Clases % Ha %

Suelos sujetos a riesgos de Cultivos anuales, riego. Esta inundacionesocasionales por clase requiere

prácticas

If 8-16 33 3.5 simples de manejo y de

las crecientes excepcionales de conservaciOn para prevenir su los rios.

deterioro. Pendiente, Profundidad, textura,

IV 30-50 95 10.1 precipitaciOn, erosiOn, Cultivos de autoconsumo pedregosidad

VI >58 200 21.3

VII >60 612 65.1

Reforestacion y protecciOn. Esta clase requiere de prácticas de manejo y Pendiente, Profundidad, textura, conservaciOn más cuidadosas

precipitacian, erosiOn,

e intensivas que la clase pedregosidad

anterior, si se quiere lograr producciones moderadas a Optimas en forma continua Pendiente, Profundidad, textura,

precipitaciOn, erosion, ProtecciOn forestal pedregosidad

Total 940 100,00

Fuente: Tesis, Propuesta de monitoreo ambiental y manejo agroecologico, en la microcuenca minas, zona de amortiguamiento del parque nacional Podocarpus. (PNP)

Uso potencial del suelo.

"DISEI'JO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEI3RA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor: César W ises Cueva Fiallos.

2.7. AGRICULTURA.

La actividad agrcola en la EA es poco significativa, toda vez que, la producciOn que se obtiene de esta actividad es a menor escala y se utihza internamente productos como fresas y maiz a la cafeteria de la UTPL; dedicada para fines investigativos en las diversas areas de la Universidad.

2.7.1. GANADERiA Y AVICULTURA.

Los indicadores del sector pecuario no son representativos en la economla de la EA, el suelo no se presta para la producción de buenos pastos, la clase de suelos existentes en el sector son de fácil compactaciOn, por lo tanto no es factible implementar la ganadera.

La crIa de especies de conejos, cobayos y ayes también se realizan con fines investigativos.

2.9. METODOLOGIA A SEGUIR EN EL PROYECTO.

Para la ejecuciOn de los diseflos de los sistemas de tratamiento para el agua de la quebrada Afiladeras y el diseño del sistema de tratamiento para las aguas residuales de la EA, se mantuvo la siguiente metodologla:

lnspecciOn técnica.

• RecopilaciOn de informaciOn.

• Levantamiento topográfico de la zona donde se implantará el sistema do tratamiento.

• Aforos: En los puntos de interés. • Toma de muestras de agua.

Análisis de las muestras de agua en los laboratorios: CETTIA (Loja) y ETAPA (Cuenca).

"DISEIc'O DE LOS SISTEMAS liE TIt4TAMIENTO PAPA EL AGUA ENLA QtIEBRADA AFILADERAS Y DEL AGUA RESIDUAL ENLA ESTACIONAGROECOLOGICA DE LA U.T.P.L"

A utor César Ulises Cueva Fiallos.

III

P1i).:I

"DISESO DL LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

Au for: César Ulises Cueva Fiat/os.

3.1. DEFINICIONES.

Caracterización de AR.-

Proceso destinado al conocimiento integral de las

caracteristicas estadisticamente confiables del agua residual, integrado por la

toma de muestras, mediciOn de caudal e identificación de los componentes fIsico,

qulmico, biológico y microbiologico.

Cuerpos receptores.-

Para los fines de esta investigacion los cuerpos receptores

de descargas de AR se clasificarán en cuatro tipos:

Cuerpos de aguas superficiales: corrientes (rios y arroyos), estuarios,

lagos, lagunas y embalses.

Medio marino-costero.

Suelo y subsuelo: zona no-saturada y zona saturada (acuIfero-agua

subterráneo).

Red de alcantarillado sanitario.

Los cuerpos hidricos receptores de aguas superficiales se clasifican de la

siguiente forma:

• Clase A.- Aguas destinadas al abastecimiento ptiblico e industrial de

agua potable sin necesidad de tratamiento previo, excepto filtraciOn y

simple desinfección. Aguas destinadas a fines agrIcolas, incluyendo

regadlo de vegetales de consumo crudo, usc de recreo con contacto

directo (ej. nataciOn).

• Clase B.- Aguas destinadas a la preservaciOn de la fauna y la flora;

aguas aprovechables para regadio de cultivos, deportes acuáticos

sin contacto directo, aquellas utilizadas en algunos procesos

industriales y pecuarios; y aguas para abastecimiento de agua

potable después de un proceso de tratamiento.

"DISE1O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A RLA DERA S 1' DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A ntor: Usar Ulises Cuez'a Fiallos.

Aguas Residuales (AR).-

Son las aguas usadas y los sólidos que por cualquier

medio se introducen en los sistemas recolectores y Ilevadas hasta una disposiciOn

final. Estas pueden ser:

• Aguas negras.- Producidas por W.C.

• Aguas Grises.- Producidas por duchas, lavamanos, drenajes de

cubierta, lavanderla y cocina.

Aguas Contaminadas.-

Cuerpos naturales de agua que han sido afectados en su

composiciôn debido a la introducciOn de sustancias contaminantes por infiltración

de fosas sépticas entre otras.

Aguas pluviales.-

Aquellas que provienen de Iluvias, se incluyen las que

provienen de nieve y granizo.

Agua subterránea.-

Es toda agua del subsuelo, que se encuentra en la zona de

saturación (Se sitüa debajo del nivel freático donde todos los espacios abiertos

están Ilenos con agua, con una presiOn igual o mayor que la atmosférica).

Agua para uso pUblico urbano.-

Es el agua nacional para centros de poblaciôn

o asentamientos humanos, destinada para el uso y consumo humano, previa

potabilizacion.

Capacidad de

asimilación.- Propiedad que tiene un cuerpo de agua para recibir y

depurar contaminantes sin alterar sus patrones de calidad, referido a los usos

para los que se destine.

Carga promedio.-

Es el producto de la concentraciôn promedio por el caudal

promedio, determinados en el mismo sitio.

"VISERO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

Autor: César Wises Cueva Fiatlos.

Carga contaminante.-

Cantidad de un contaminante aportada en una descarga

de aguas residuales, expresada en unidades de masa por unidad de tiempo.

Cuerpo receptor o cuerpo de agua..-

Es todo rio, lago, laguna, aguas

subterráneas, cauce, depOsito de agua, corriente, zona marina, estuarios, que sea

susceptible de recibir directa o indirectamente la descarga de aguas residuales.

Depuración.-

Es la remociOn de sustancias contaminantes de las aguas

residuales para disminuir su impacto ambiental.

Descargar.-

AcciOn de verter, infiltrar, depositar o inyectar aguas residuales a un

cuerpo receptor o a un sistema de alcantarillado en forma continua e intermitente.

Descarga no puntual.- Es aquella en la cual no se puede precisar el punto exacto

de vertimiento al cuerpo receptor, tal es el caso de descargas provenientes de

escorrentia, aplicaciôn de agroquImicos u otros similares.

Efluente.-

LIquido proveniente de un proceso de tratamiento, proceso productivo o

de una actividad.

Pesticida o plaguicida.-

Los pesticidas son sustancias usadas para evitar,

destruir, repeler o ejercer cualquier otro tipo de control de insectos, roedores,

plantas, malezas indeseables u otras formas de vida inconvenientes. Los

pesticidas se clasifican en: Organoclorados, organofosforados, organomercuriales,

carbamatos, piretroides, bipiridilos, y warfarineos, sin ser esta clasificación

limitativa.4

3.2. CARACTERISTICAS IMPORTANTES EN AR.

De acuerdo a las caracteristicas y variaciones en la descarga de AR, tipo o

sistema de alcantarillado usado, la diferencia de [as costumbres en la comunidad,

"V ISErO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO P/iRA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CIONA GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

Autor: Cësar Wises Cueva Fiallos.

la cantidad de industrias, el clima, etc., los caudales se yen modificados durante

todo el año, cambian de un dIa a otro y fluctUan de una hora a otra. Todos estos

factores entre otros deben ser tornados en cuenta en la predicciOn de las

variaciones de caudales, monitoreo y análisis de aguas residuales.

3.2.1. CONTAMINANTES.

CLORUROS.-

Son comunes en AR pues Ia contribuciôn diana por persona es de

6 a 9 gramos (gr) concentraciones altas pueden causar problemas de calidad de

agua para riego y de sabor en aguas para reuso. Los métodos convencionales de

tratamiento de AR no remueven cloruros.

EL COLIFORME FECAL (Echerichia Coli).- Son bacilos gram negativo, es un

subgrupo de la poblaciOn total coliforme y tiene una correlaciôn directa con la

contaminación fecal producida por animales de sangre caliente. La principal

caracterIstica bioqulmica usada para su identificaciOn es la habilidad de fermentar

la lactosa con producciOn de gas, a 44.5 °C o de crear en otros medios selectivos

de

44°Ca44.5°C.

Las bacterias que fermentan la lactosa se agrupari par lo general en el análisis

rutinario de aguas, una vez que se ha establecido la presencia de organismos

coliformes verdaderos para unas aguas determinadas.

El hecho de que un grupo de bacterias coliformes indica contaminaciOn se basa en

decenas de descubrimientos como:

1. Cuando se examina organismos coliformes en las aguas negras, se encuentra

que aproximadamente la mitad de los organismos que fermentan la lactosa

pertenecen a especies que se originan en la materia fecal, por lo tanto las heces

humanas son un peligro de contaminación.

"D1SEIO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIEW TO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CIONA GROECOLOGICA DE LA tLT.P.L".

Au for: Usar Ulises Cueva Fiallos.

Debido a la amplia proporciOn del grupo coliforme en el tracto intestinal de los

animales de sangre caliente, éstas han sido durante largo tiempo los indicadores

preferidos de patogenos intestinales también en el hielo corno artificial y en los

moluscos. Por tanto, la prueba de coliformes se aplica también, a [as aguas de

balnearios naturales y a las que cubren las areas ostrIcolas. Para las aguas de

piscinas cubiertas o artificiales, la prueba es limitada; revela, principalmente silos

bañistas han tornado o no una ducha que los limpie antes de entrar a Ia alberca y

después de ir al sanitario.

La deterrninación de tomar al grupo coliforme como medida de contaminaciôn se

debe a:

• Cuando está presente en el agua, sobrevive un tiempo relativamente

largo.

Se encuentra siempre en desechos humanos y anirnales.

Su nümero aumenta proporcionalmente con la contaminaciOn fecal.

COLOR.- Las aguas residuales domésticas frescas son generalmente de color gris

y a medida que el agua se envejece cambia de color gris oscuro a negro el cual es

producido por Ia formaciôn de sulfuros metálicos.

OLOR.- El olor es muy caracterIstico y ligeramente desagradable cuando están

frescas, a medida que la descornposición avanza los sulfatos se reducen a

sulfuros y se desprenden olores muy desagradables.

SOLIDOS.- Se considera materia sôlida toda aqudila diferente at agua, los

métodos existentes para la determinaciOn de sOlidos son empiricos, fáciles de

deterrriinar y están diseñados para obtener informaciOn sobre los diferentes

sOlidos presentes, a través de una probeta y se puede medir en mm/L.

OXIGENO DISUELTO.- Determina si

descomposicion de la rnateuia

'V ISEr'O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUERRA DA A FILA DERA S 1' DEL A GUA RESIDUA L ENLA ESTA CIONA GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L"

Au for: Usar Wises Cueva Fiallos.

oxigeno para la descomposiciOn de la materia orgánica e inorgánica, los

organismos anaerObicos realizan su oxidaciOn a través de la reducciOn de ciertas

sales inorgánicas, como sulfatos, siendo los productos finales de carácter

ofensivo. Tanto los organismos aerobios como los anaerobios se encuentran en la

naturaleza.

UEttNOA 3I0Q0MICA DE

OXIGENO (DBO).-

Mide la cantidad de oxigeno

necesario para oxidar la materia orgánica bajo condiciories aerobias. El ensayo de

DBO es ampliamente utilizado para medir ci grado de contaminaciOri del agua

residual, asi como para determinar la cantidad de oxIgeno requerida para oxidar y

estabilizar las aguas residuales por media de tratamiento biolOgico.

DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO

(LQO).

Sc

usa

pare modir e ox:geno

equivalente a la materia orgánica oxidable

quimicarncnte

mediantc un agerife

quimico como dicromato

de

potasio en un medio ácido y a alta temperatura. Es Util

coma parámetro de concentraciOn orgánica en aguas residuales y se puede

realizar en tres horas.

pH. La concentraciOn dcl ion hidrogeno es un importante parámetro de calidad

de aguas residuales. El intervalo de concentraciOn para la existencia de la mayoria

de la vida bioiôgica es muy estrecho y critico. El AR industrial con una

concentración adversa de ion de hid rógeno es difIcil de tratar

con

métodos

hfrWgicos y si la conceritraciOn no se altera antes de la evacuaciOn, el efluente

puede alterar la concentraciOn de las aguas naturales.

"DJ5E$1O DE LOS 515 TEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A TILA DERA S Y DEL A GU/I RESIDUA L EN LA £STA CION A GROECOLO GICA DL LA LI.T.P.L'

Au for cesar Wises ciwva F iaffo.

DIOXIDO DE CARBONO..-

Generalmente proviene de la atmósfera y de la

descompubiciun inii oba1 de sustnctas ogncs; •thsuetto en agua reaCCibni

para formar ácido tarbànico.

NiSORO.- Como ef nitrOgeno, es

esenciat

para et crecirniento de proteinas y

plttas tas aguas dornésticas

contienen entre 6 y 20 mgfL de

fOsforo y es

de

importanca en aguas residuales industnales y en los lodos producidos.

ASAS V ACEITES Son compucztoz dc crbono, hidrôgcno y oxgcno quc

n c agua residual, cubren las superficies con las que entran en contacto,

causando problemas de mantenimiento: Gerieralmente provienen de la

rnantquUla, manteca, marganna, acetes vegetates, hidrocarburos y carnes.

ONGOS.- Los

bongos son protistas aerobios, multicelulares, no fotosintéticos y

La rnayora se

alimentan de rnatena orgánca muerta y constituyen,

junta con las bacterias, los organismos principalmente responsables de la

descomposicón d& carbono. Son importantes en procesos de compostage debido

a que soportan arnbientes de baja humedad.

METANO.-

Hidrocarburo combustible, incoloro e inodoro. Se produce en la

descomposcion anaerobia de la materia orgánica

y

generalmente constituye el

65% del gas de digestores. En ambientes cerrados es un petigro por riesgos de

expbsiOn.

NITROGENO.- Nutriente esencial para el crecimiento de proteinas y plantas. Los

datos del nitrogeno son necesarios para evaluar la tratabilidad de las aguas

residuales por tratamientos biológicos.

PESTICIDAS.- Son compuestos usados para impedir, destruir, repeler o controlar

forrnas de vida tanto animates como vegetales. tnduyen sustancias como:

"Dl5E1.IO DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO PARA EL AGUA EN LA QUEBRADA AF1LADERAS Y DEL A GLL4 RESIDUA L EN IA ESTA CION A GROECOLOGICA LIE LA U.T.P.L"

Ardor: Usar Ulises Cucva Furl/os.

Fungicidas.

Herbicidas o Matamalezas.

Que son generalmente compuestos de cloro, organofosforados y carbamatos,

poco solubles en aqua, bioacumulables, dificiles de biodegradar y transmisibtes a

través de la cadena aimenticia.

PROTEINAS.- Son compuestos de carbono, hidrógeno, oxigeno y nitrógeno de

estructura qulmica compleja e inestable, sujetos a muchas formas de

descomposiciOn, constituyen un componente esencial del protoplasma celular y

de la dieta de todo animal.

SLJLFATOS.- Son comunes en aquas residuales para la sIntesis de protelnas y se

libera en su descomposicion. En condiciones anaerobias origirta problemas de

olor y corrosiOn de alcantarillas.

SULFUROS.- En las alcantarillas el ácido sulfhidrico es oxidado por las peliculas

microbiales formadas en las paredes y se convierte en sulfuros o ácido sulfürico.

TEMPERATURA.- Es un parámetro importante en aquas residuales por su efecto

sobre las caracterIsticas del aqua, sobre las operaciones y procesos de

tratamientos, asI como los métodos de disposiciOn final.

La temperatura afecta y altera la vida acuática, modifica la concentraciOn de

saturación de oxigeno disuelto y la velocidad de las reacciones qulmicas y de la

actividad bacterial. La tasa de sedimentaciOn de sOlidos en aquas cálidas es

mayor que en aquas frias, por el cambio de la viscosidad del aqua. La temperatura

optima para la actividad bacterial es de 25 °C a 35 °C. La digestion aerObica y la

nitrificación se suspenden cuando alcanza 50 °C. Cuando es menor de 15 °C la

digestion es muy lenta y a temperaturas menores de 5 °C deja de operar.5

"DISEISO DE LOS SISTEMAS DL TRATAMIENTO PARA EL AGUA EN LA QUEBRADA AFILADERAS Y DEL AGUA RESIDUAL EN LA ESTACION AGROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor: Usar Wises Cueva Fiallos.

TURBIEDAD.- Prácticamente constituye una medida ôptica del material

suspendido en el agua, [as aguas residuales crudas son generalmente turbias, en

aguas tratadas puede ser un factor importante de factor de calidad.

3.3. MONITOREO (Quebrada Afiladeras y Estaciôn

Agroecologica).

3.31. PUNTOS DE MONITOREO.

Se monitorearon los meses de abril, mayo hasta mediados de junio, escogiendo el

mes abril por ser Iluvioso y jun10 verano, de acuerdo a [as normas de la Union de

Naciones Europeas (UNE) que establece la toma de muestras para aguas

residuales en invierno y verano.

Se realizaron varias visitas técnicas para escoger el punto de interés, y ubicar la

estaciôn de monitoreo en la quebrada Afiladeras, se eligiO el lugar ubicado en las

siguientes coordenadas:

. 17702644.045 N.

. 9558665.205 E.

2227.5 m.s.n.m.

En la estaciOn AgroecolOgica se eligiO el punto de monitoreo a la salida del

efluente de aguas residuales ubicado a 150 metros de la casa, que sin recibir

ningün tratamiento es dispuesto al suelo.

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"DISErO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA IN LA QUEBRADA AFILADERAS Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

Autor: cEsar Ulises Cueoa Fiallos.

Imagen 3.1. Foco contaminante de la quebrada Afiladeras.

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Fuente: El autor.

Los datos clue se pudieron recolectar fueron:

Color y Turbiedad.

Imagen 3.2. Color y turbiedad del aqua (quebrada Afiladeras).

Fuente: El autor.

"VISEl'iO DE LOS SISTEMA S DL TRA TA MIEIVTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GtL4 RESIDUA L IN LA ESTACIONAGROECOLOGICA DE LA tLT.P.L"

Autor: Usar Ulises Cueoa Fiallos.

Temperatura.

Imagen 3.3. Medición de temperatura (°C).

Densidad.

Imagen 3.4. Medición de densidad

(grlcm3).

Fuente: El autor.

"DJSEIc'O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

Au for: Usar LJlises Cueva Fiallos.

Imagen 3.5. Medición de pH.

Fuente: El autor

Caudal mediante aforos (Parshall, volumétrico y mediante dotaciOn

diana de agua potable).

Imagen 3.6.1. Aforos.

Imagen 3.6.2 Aforos.

(método parshall).

(método volumétrico).

Fuente: El autor.

'V ISEr'O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A J'ILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CIONA GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L'

A utor: Usar Ulises Cueva Fiallos.

Imagen

3.7.

Arrastre de sólidos.

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Fuente: El autor.

Chma en la Zona.

Imagen 3.8. Clima.

Fuente: El autor.

Estos datos se tomaron en la:

"DISE)S'O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBR.A DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOCICA DE LA U.T.P.L".

Autor: Usar Wises Cueoa Fiat/os.

Durante los siete dIas de la semana sumando un total de 62 dias durante el

monitoreo.

Imagen 3.9. Registro diario.

Fuente: El autor.

3.3.2. AFOROS.

Es la actividad por medio de la cual se determina que cantidad de agua pasa en

un determinado instante, existen varios métodos de aforos de caudales como son:

AFORO DIRECTO.- Expresa el caudal como una funciOn de volumen sobre

tiempo, Entre ellos tenemos los aforos gravimétricos, volumétrico, quimico y los

medidores de hélice, fabricados con el mismo principio.

[1]

Donde:

Q- Caudal (Us).

"DISEIO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L"

Au for: Usar W ises Cueva Fmllos.

t- Tiempo (s).

Cuadro 3.1. Cálculo de caudal (método volumétrico).

Lunes 04/06/2007

n.- t(s) men L

1 2.62 0.58

2 2.68 0.61

3 2.65 2.64 _{0.59 0.60}

I

4 2.65 0.61

5 2.6 _0.59

Fuente: El autor.

AFORO AREA VELOCIDAD. - Expresan el caudal como el producto del area

transversal de Ia corriente, multiplicada por su velocidad promedio. El area se

obtiene determiriando la geometria de la secciôn y la velocidad por medio de

flotadores, molinetes, tubo Pitot, colorantes, soluciones salinas, trazadores

qulmicos y radiactivos o aplicando el método de la trayectoria.

A*v

1000

Donde:

Q- Caudal (Us).

A- Area (m).

v- Velocidad

(mis).

[2]

1000-

Factor de conversion de m

3

a L.

"DISErTO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIEW I'O PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA .DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor: cesar W ises Cueva Fiallos.

descarga. Dentro de esta categoria se encuentran los vertederos, canaleta

Parshall, medidores venturi, compuertas comerciales, sifones y tubos cortos.

3.3.3. CANALETA PARSHALL.

El aforo con vertederos es sumamente simple, pero se asegura una pérdida de

carga relativamente grande, y si el agua presenta sOlidos estos se depositan en el

embalse aguas arriba modificando el valor real del caudal.

Este problema es resuelto con la utilizaciôn de las canaletas Parshall de flujo

critico basadas en el principlo del medidor Venturi, la misma que es operada bajo

condiciones de flujo fibre y el tirante critico ocurre en la sección contralda

(garganta), y un salto hidráulico en la secciôn divergente a la salida, consiguiendo

estar en algunas ocasiones sumergido.6

3.4. MUESTREO

3.4.1. INTRODUCCION

El objetivo de la toma de muestras es recoger una porciOn de material lo

suficientemente pequena como para ser fácilmente transportada al laboratorio de

análisis para su investigaciOn. La muestra debe ser homogenea y representativa

de las caracterIsticas medias del total del material muestreado. Esto supone que la

concentración de cualquier componente en la muestra será idéntica (o

razonablemente idéntica) a la existente en la masa global.

"DISEI'O DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA EN LA QUEBRA DA A IILA J)ERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CIONA GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor: Usar Ulises Cueva Fiallos.

momento dado: puede ser importante a la hora de establecer las caracterIsticas

del agua en un punto de la red de abastecimiento de una población.

La muestra compuesta se comporie de varias ailcuotas espaciadas temporalmente

(Con frecuencias variables, minutos, horas, dIas) que se adicionan at mismo

recipiente. Este tipo de muestras se aplica, por ejemplo, en el seguimiento de

vertidos industriales cuya calidad puede variar mucho a lo largo de una jornada de

trabajo.

Las muestras en continuo son imprescindibles en procesos a escala industrial, por

ejemplo, la determinación de cloro residual libre en el agua potable a la salida de

una potabilizadora. Las muestras integradas en el tiempo se obtienen con bombeo

a un flujo continuo de muestra que se adiciona en el mismo recipiente.

Respecto a los tipos de muestreos posibles en aguas naturales (rios, embalses,

zonas marinas) éstos pueden ser:

Muestreo aleatono simple,

consiste en la toma al azar de muestras

independientes temporales y espacialmente.

Muestreo estratificado,

consiste en dividir el curso de agua en varios tramos a lo

que se aplica un muestreo aleatorio simple.

Muestreo sistemático,

aqul se adopta una cadencia temporal repetitiva, con lo cual

se obtienen series temporales de datos.

Muestreo sistemático estratificado,

que combina los dos anteriores, representando

probablemente el tipo de muestreo más adecuado y completo para conocer

comportamientos ciclicos de sistemas hidráulicos.

"V ISEIO DL LOS SISTEMA S DL TRA TA MIENTO PA PA EL A GUA EN LA QtIEBRA DA A FILA DERA S Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CIONA GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L"

A utor: Usar Ulises Cueva Fiat/os.

3.4.3. ELABORACION DE UN PROGRAMA DE MUESTREO.

Un programa de muestreo y análisis debe permitir que con los medios de que se

disponga sea viable la caracterización del fenômeno a estudiar de una manera lo

más aproximada posible a la realidad.

En un programa de muestreo se pueden establecer, en general, los siguientes

puntos:

a) Estudios preliminares.

Antes de proceder al estudio de un sistema hidrico (natural o artificial) es muy

importante el hacer una revisiOn sobre los datos anteriores existentes y

procedentes de otras investigaciones anteriores: éstos informarán acerca de la

calidad del agua, aportaran datos hidrolOgicos y climatologicos, darán Ia

descripciOn de [as condiciones locales que puedan influir en el estudio, asI como

ilustrarán respecto a otros factores condicionantes de Ia calidad y circunstancias

del agua o sistema hidrico a evaluar.

b) NUmero de muestras a tomar y parámetros a determinar.

El nUmero de muestras y los parámetros a investigar estarán en funciOn del grado

de profundidad que se quiere alcanzar en el estudio, de las disponibilidades e

infraestructura operativa con que cuente el laboratorio y las posibilidades de

almacenamiento que se estimen aceptables. Los parámetros normales utilizados

para determinar la calidad del agua pueden ser de carácter fIsico, qulmico,

orgánico, radiologico, biologico y microbiologico.

C)

Tipo de muestras y muestreos.

"V ISE! TO DE LOS SISTEMA S DE TRA TA MIENTO PA RA EL A GUA IN LA QUEBRADA AFILADERAS Y DEL A GUA RESIDUA L EN LA ESTA CION A GROECOLOGICA DE LA U.T.P.L".

A utor: Usar U!ises Cnet'a Fiallos.

elemento sensor) dota de extrema versatilidad a estos equipos y los convierte en

muchas ocasiones en aliados insustituibles.

La gran variedad de clases de aguas, de sistemas hIdricos y de circunstancias que

pueden presentar en la práctica hace que no exista un método totalmente

normalizado listo para ser aplicado en todos los casos, tanto a la hora de

seleccionar la clase de muestra a tomar, como el tipo y los puntos de muestreo y

como, finalmente, la frecuencia de muestreo idOnea.

Tabla 3.2. Programa de muestreo.

ANALISIS NORMA PUNTO DE

INTER

Es

INEN BacteriolOgico 1108

FIsico-Quimico MAE EstaciOn 2002-08 Agroecologica Pesticidas _INEN

Bacteriologico 1108

Fisico-Quirnico MAE Quebrada 2002-08 Afiladeras Pesticidas

INEN Bactenologico 1108

Fisico-Quimico MAE EstaciOn 2002-08 AgroecolOgica Pesticidas

INEN BactenolOgico 1108

TWO DE FECHA HORA VOLUMEN

MUESTRA

1 Simple 2007-05-09 1 OhOO 5L

5L 110 mL Corn puesta 2007-05-09 11 hOO 5L

5L llOmL

1 Simple 2007-08-01 15h00 5L

5L 110 rnL

I Compuesta 2007-08-01 161100 5L

5L 110 rnL